电力系统分析：电力系统运行稳定的基本

1、第15章 电力系统运行稳定性的基本概念15.1 概述第15章 电力系统运行稳定性的基本概念Power system stability may be broadly defined as that property of a power system that enables it to remain in a state of operating equilibrium under normal operating conditions and to regain an acceptable state of equilibrium after being subjected to a di

2、sturbance. 电力系统稳定性电力系统稳定性是指系统经受扰动但仍能保持稳态（或建立稳态）的能力。电力系统稳定性电力系统稳定性Power System Stability功角稳定性功角稳定性Rotor Angle Stability频率稳定性频率稳定性Frequency Stability电压稳定性电压稳定性Voltage Stability小干扰功角稳定性小干扰功角稳定性Small-DisturbanceAngle Stability暂态稳定性暂态稳定性TransientStability短期稳定性短期稳定性Short Term短期稳定性短期稳定性Short Term长期稳定性长期稳定性

3、Long Term短期稳定性短期稳定性Short Term长期稳定性长期稳定性Long Term大干扰电压稳定性大干扰电压稳定性Large-DisturbanceVoltage Stability小干扰电压稳定性小干扰电压稳定性Small-Disturbance Voltage Stability15.1 概述第15章 电力系统运行稳定性的基本概念Rotor angle stability is the ability of interconnected synchronous machines of a power system to remain in synchronism. Volta

4、ge stability is the ability of a power system to maintain steady acceptable voltages at all buses in the system under normal operating conditions and after being subjected to a disturbance. 15.1 概述第15章 电力系统运行稳定性的基本概念 功角稳定性功角稳定性是指电力系统中的各机组在扰动下保持同步运行的能力。 电压稳定性电压稳定性是指电力系统在扰动下保持稳态可接受电压的能力。 功角稳定性15.1 概述第

5、15章 电力系统运行稳定性的基本概念什么是功角？什么是功角？如果发电机和系统不同步会怎样如果发电机和系统不同步会怎样 ?qEdXIjmVmVmV如果发电机和系统不同步会怎样如果发电机和系统不同步会怎样 ? 功角稳定性15.1 概述第15章 电力系统运行稳定性的基本概念 功角稳定性 电压稳定性15.2 小扰动功角稳定性的初步概念匀速N加速直到N减速加速第15章 电力系统运行稳定性的基本概念从减速N匀速N减速到N从加速N减速加速15.2 小扰动功角稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念匀速从减速加速直到N减速加速NN15.2 小扰动功角稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的

6、基本概念从加速N加速15.2 小扰动功角稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念15.2 小扰动功角稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念0ddP0ddP稳定区稳定区不稳定区不稳定区15.2 小扰动功角稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念15.3 大扰动功角稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念15.3 大扰动功角稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念15.3 大扰动功角稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念稳定稳定 不稳定不稳定15.3 大扰动功角稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本

7、概念)(22212maxmaxxxVMssssMMLDecrcree15.4 负荷稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念0dsdMe0dsdMecrs)(22212maxmaxxxVMssssMMLDecrcree15.4 负荷稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念0dsdMe0dsdMecrs)(22212maxmaxxxVMssssMMLDecrcree15.4 负荷稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念VMGjQPsZVLDZEVEI)cos(22222VIZIZVEssLDLDssZZZZsZI)cos(21222LDsLDsZZZZEV

8、LDZVI 用 代入 15.5 电压稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念crVsZVLDZE)cos(21222LDsLDsZZZZEV)cos(2/coscos22LDssLDsLDZZZZZEZVP)cos(1 2)cos(1 2cos2EVZEPcrsm其中15.5 电压稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念15.5 电压稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念sZVLDZEcrVcrVsZVLDZE稳定区稳定区 不稳定区不稳定区 稳定区稳定区 不稳定区不稳定区0dVdP0dVdP15.5 电压稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的

9、基本概念sZVLDZE稳定区稳定区 不稳定区不稳定区 crV稳定区稳定区 不稳定区不稳定区 )cos(1 2)cos(1 2cos2EVZEPcrsm15.5 电压稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念sZVLDZE)cos(1 2)cos(1 2cos2EVZEPcrsm)cos1 (2)cos1 (21cos2EVZEPwhencrsm15.5 电压稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念稳定区稳定区 不稳定区不稳定区 稳定区稳定区 不稳定区不稳定区 )cos(1 2)cos(1 2cos2EVZEPcrsm)cos1 (2)cos1 (21cos)1(cos

10、2)1(cosEVZEPwhencrsm)1(cos)1(cos;)cos11)cos(11(cos11)cos(1cos)(0crcrmmVVPPinductivewhen电阻性感性15.5 电压稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念稳定区稳定区 不稳定区不稳定区 )cos(1 2)cos(1 2cos2EVZEPcrsm)cos1 (2)cos1 (21cos)1(cos2)1(cosEVZEPwhencrsm)1(cos)1(cos;)cos11)cos(11(cos11)cos(1cos)(0crcrmmVVPPcapacitivewhen电阻性感性容性15.5 电压稳

11、定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念Y x( )cos x( )1cos2xZ x( )11cos2xY x( )x01001020Z x( )x101051015)cos(1 2)cos(1 2cos2EVZEPcrsmStable Unstable )cos(1 2)cos(1 2cos2EVZEPcrsmssssmmrEZEZEZEPimumitsachievePcapacitivewhen4cos4)2cos(1 2cos)cos(1 2cosmax);(2222max15.5 电压稳定性的初步概念第15章 电力系统运行稳定性的基本概念crVStable Unstabl

12、e sLDssLDsLDsLDsrErrEPXXRRZZ2,22sZVLDZE15.6 转子运动方程eTaMMMJAmkgMsradAsmkgJa.,:/.:.,:22转子上的净加速转矩转子的机械角加速度转子的转动惯量其中电磁转矩原动机提供的机械转矩:eTMM第15章 电力系统运行稳定性的基本概念代入用dtddtdA,eTaMMMdtdJdtdJJA22pApp)(22eTaMMpMpdtdJdtdJJeTaMMMJA15.6 转子运动方程第15章 电力系统运行稳定性的基本概念)(22eTaMMpMpdtdJdtdJJN同步参考轴同步参考轴NE静止参考轴静止参考轴0NNNdtddtddtddt

13、ddtddtddtd2222q15.6 转子运动方程第15章 电力系统运行稳定性的基本概念)(22eTaMMpMpdtdJdtdJJN同步参考轴同步参考轴NE静止参考轴静止参考轴0NNNdtddtddtddtddtddtddtd2222qaMpdtdJ2215.6 转子运动方程第15章 电力系统运行稳定性的基本概念N同步参考轴同步参考轴NE静止参考轴静止参考轴0qaMpdtdJ22NBBSMNNpaNBNMdtdSJ2221BNJSJTlet2aNJMdtdT2215.6 转子运动方程第15章 电力系统运行稳定性的基本概念N同步参考轴同步参考轴NE静止参考轴静止参考轴0qaNJMdtdT22P

14、MNBBSMPMPMaeTaPPPM)(1aNJPdtdT2215.6 转子运动方程第15章 电力系统运行稳定性的基本概念aNJPdtdT22, 1whenaNJPdtdT22aJNNMTdtddtdaNJMdtdT2215.6 转子运动方程第15章 电力系统运行稳定性的基本概念aNJMdtdT22额定惯性时间常数额定惯性时间常数 的物理意义的物理意义: JNTBNJSJT2其中其中称为惯性时间常数称为惯性时间常数HSJTNNJN22122NNSJH221其中其中p.u. Inertia constant物理意义物理意义 1: NBSS 当NNJNSJT215.6 转子运动方程第15章 电力系统运行稳定性的基本概念称为额定惯性时间常数称为额定惯性时间常数物理意义物理意义 2: aMdtdJJANNJNSJT2NNNBSMMaNNNMdtdSJ2aJNMdtdTdtMdTaJN010dtdTJN1aMJNT15.6 转子运动方程第15章 电力系统运行稳定性的基本概念额定惯性时间常数额定惯性时间常数 的物理意义的物